Especificaciones del LED Verde PLCC4 - Dimensiones 3.50x2.80x3.25mm - Tensión 2.8-3.5V - Potencia 0.245W - Documentación Técnica

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un diodo emisor de luz (LED) verde en un encapsulado de montaje en superficie tipo PLCC4 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). El dispositivo está diseñado utilizando tecnología de semiconductor de nitruro de galio e indio (InGaN) sobre un sustrato, que es el estándar de la industria para producir LEDs verdes de alta luminosidad. Sus objetivos de diseño principales son la fiabilidad y la compatibilidad con procesos de montaje automatizados, lo que lo hace adecuado para entornos de fabricación en alto volumen.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED se derivan de su construcción específica y sus parámetros de rendimiento. El encapsulado PLCC4 ofrece una carcasa robusta y fiable que protege el dado semiconductor mientras proporciona un excelente rendimiento térmico y eléctrico. El ángulo de visión extremadamente amplio, típicamente de 60 grados, garantiza una distribución de luz uniforme, lo cual es crucial para aplicaciones de indicación e iluminación. El cumplimiento con las directrices de pruebas de estrés AEC-Q101 indica un enfoque de diseño en la fiabilidad de grado automotriz, sugiriendo su idoneidad para entornos con requisitos de durabilidad exigentes. Los mercados objetivo principales son la iluminación interior automotriz, como retroiluminación de cuadros de instrumentos, iluminación de interruptores y luces ambientales, así como indicadores de propósito general en electrónica de consumo y controles industriales donde se requiera indicación de estado en verde.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

Una interpretación profunda y objetiva de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos es esencial para un correcto diseño de circuito y aplicación.

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

Los parámetros clave de operación se especifican a una temperatura de unión (T_F) de 25°C. La tensión directa (V_F) oscila entre un mínimo de 2.8V y un máximo de 3.5V, con un valor típico de 3.2V cuando se maneja con una corriente directa (I_V) de 50mA. Este rango de tensión es importante para diseñar el circuito limitador de corriente. La intensidad luminosa (I_d) es excepcionalmente alta, oscilando entre 10.000 y 18.000 milicandelas (mcd) con la misma corriente de prueba. Este alto brillo permite que el LED sea visible incluso en condiciones de mucha luz ambiente. La longitud de onda dominante (λ_d) especifica el color percibido de la luz, entre 515 nm y 525 nm, que se encuentra dentro de la región verde pura del espectro visible. El ángulo de visión (2θ

1/2

) es de 60 grados, definido como el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad del valor a 0 grados (sobre el eje)._F2.2 Límites Absolutos Máximos y Derating_FPEstos son los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. La corriente directa máxima continua (I_DF(max)) es de 70 mA. Sin embargo, la condición de operación recomendada es de 50 mA, proporcionando un margen de seguridad. La corriente directa de pico (I_FFP) es de 100 mA, pero esto se especifica solo para operación pulsada (con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 10ms como se indica). La disipación de potencia máxima (P_Fd) es de 245 mW. Este es un parámetro crítico para la gestión térmica; la potencia real disipada se calcula como V_FF * I_FF. Por ejemplo, con una V_RF típica de 3.2V y una I_JF de 50mA, la potencia es de 160 mW, la cual está dentro del límite. La tensión inversa (V

R) está limitada a 5V, indicando que el LED tiene una protección limitada contra polarización inversa y debe protegerse en circuitos donde sea posible una inversión de tensión. El rango de temperatura de operación y almacenamiento es de -40°C a +100°C, confirmando su idoneidad para entornos automotrices severos. La temperatura máxima de unión (T

j) es de 120°C._{2.3 Características Térmicas y Gestión}La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (R_JθJ-S_D) se especifica como un máximo de 130 K/W. Este parámetro cuantifica la eficacia con la que el calor generado en la unión del semiconductor se transfiere a la PCB a través de las almohadillas de soldadura. Un valor más bajo indica una mejor disipación de calor. Para prevenir el sobrecalentamiento, la temperatura de unión debe mantenerse por debajo de los 120°C. Los diseñadores deben calcular el aumento de temperatura de unión esperado utilizando la fórmula: ΔT_{j = P}d * R

θJ-S

. Un área de cobre adecuada en la PCB (diseño de almohadilla térmica) y posiblemente flujo de aire son necesarios para mantener una temperatura de operación segura, especialmente cuando se maneja el LED a o cerca de su corriente máxima.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)_FEl producto se clasifica en "bins" según parámetros clave para garantizar la consistencia en la aplicación. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con tolerancias de rendimiento ajustadas para sus necesidades específicas.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (V_FF)

La tensión directa se clasifica en pasos de 0.1V a lo largo del rango de 2.8V a 3.5V. Los bins se etiquetan como G1 (2.8-2.9V), G2 (2.9-3.0V), H1 (3.0-3.1V), H2 (3.1-3.2V), I1 (3.2-3.3V), I2 (3.3-3.4V) y J1 (3.4-3.5V). Usar LEDs del mismo bin de V_VF en configuraciones en paralelo ayuda a garantizar que el reparto de corriente sea más equilibrado.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (I

v)_dLa intensidad luminosa se divide en tres bins: R1 (10.000-12.000 mcd), R2 (12.000-15.000 mcd) y S1 (15.000-18.000 mcd). Esto permite emparejar el brillo en matrices de múltiples LEDs, evitando diferencias perceptibles en la salida de luz.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (λ

d)

La longitud de onda dominante, que define el tono de color, se clasifica en cuatro rangos: D1 (515-517.5 nm), D2 (517.5-520 nm), E1 (520-522.5 nm) y E2 (522.5-525 nm). Esta clasificación ajustada asegura una apariencia de color verde consistente, lo cual es crucial para aplicaciones estéticas.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el PDF proporciona una curva típica de tensión directa frente a corriente directa (IV), otras características pueden inferirse a partir de los datos proporcionados._F4.1 Curva Característica IV (Corriente-Tensión)

La curva proporcionada (Fig. 1-7) muestra gráficamente la relación entre la corriente directa y la tensión directa. Exhibirá el comportamiento exponencial típico de un diodo. La curva es esencial para comprender la resistencia dinámica del LED y para diseñar circuitos excitadores eficientes. La V

F especificada a 50mA da un punto de operación específico en esta curva.

4.2 Dependencia de los Parámetros con la Temperatura

Aunque no está graficada explícitamente, es una característica fundamental de los LEDs que la tensión directa disminuye al aumentar la temperatura de unión (típicamente -2 mV/°C para InGaN). Por el contrario, la salida luminosa generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura. El amplio rango de temperatura de operación (-40°C a +100°C) implica que el dispositivo está diseñado para minimizar la degradación del rendimiento en este intervalo, pero los diseñadores deben tener en cuenta la reducción de la salida de luz a altas temperaturas ambientales.

4.3 Distribución Espectral

La especificación de longitud de onda dominante (515-525 nm) indica un pico espectral relativamente estrecho en la región verde. El ancho espectral (no especificado) influye en la pureza del color. Para un LED verde de InGaN, el espectro es típicamente más estrecho que el de los LEDs blancos convertidos por fósforo, lo que resulta en un color verde saturado.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

Las dimensiones físicas precisas son críticas para el diseño de la huella en PCB y el montaje.

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Tolerancias

Las dimensiones generales del encapsulado son 3.50 mm de largo, 2.80 mm de ancho y 3.25 mm de alto. Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.2 mm a menos que se indique lo contrario. Los dibujos muestran la vista superior, la vista lateral y la vista inferior, detallando la forma de la lente, la posición del portaherramientas (leadframe) y la geometría general.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadillas de Soldadura e Identificación de Polaridad

Se proporciona un patrón de soldadura (Fig. 1-5) como guía para el diseño de la huella de tierra en la PCB. Adherirse a esta recomendación asegura una correcta formación de la junta de soldadura y estabilidad mecánica durante el reflow. La vista inferior (Fig. 1-3) y el diagrama de polaridad (Fig. 1-4) muestran claramente las conexiones de ánodo y cátodo. El encapsulado suele tener una muesca moldeada o una esquina del cátodo marcada para la identificación visual de la polaridad durante la colocación.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Instrucciones de Soldadura por Reflow SMT

El dispositivo es adecuado para todos los procesos estándar de montaje y soldadura SMT. El nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) está clasificado como Nivel 2. Esto significa que los dispositivos empaquetados se sellan en una bolsa resistente a la humedad con un desecante y tienen una vida útil en planta de 1 año a ≤ 30°C / 60% de humedad relativa (HR) después de abrir la bolsa. Para la soldadura por reflow, es fundamental seguir el perfil de reflow recomendado compatible con la masa térmica del encapsulado y el montaje de la PCB. La temperatura máxima y el tiempo por encima del líquido deben controlarse para evitar dañar la lente del LED o las uniones internas por alambres (wire bonds). Puede ser necesario un pre-horneado si el tiempo de exposición excede los límites del MSL Nivel 2.

6.2 Precauciones de Manejo y Almacenamiento

Es necesaria la protección contra descargas electrostáticas. El voltaje de resistencia a la descarga electrostática (ESD) según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM) es de 2000V. Aunque esto ofrece una protección básica, siempre deben usarse los procedimientos estándar de manejo ESD (por ejemplo, estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas). El almacenamiento debe realizarse dentro del rango de temperatura especificado (-40°C a +100°C) en un entorno seco. Evite aplicar estrés mecánico a la lente.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificación de Empaquetado para Manejo Automatizado

El producto se suministra en cinta y carrete para compatibilidad con máquinas de colocación pick-and-place de alta velocidad. Las dimensiones de la cinta portadora, las dimensiones del carrete y las especificaciones del formato de la etiqueta se detallan para asegurar la compatibilidad con sistemas de alimentadores estándar. El uso de cinta portadora en relieve protege las lentes de los LEDs durante el transporte y manejo.

7.2 Empaquetado Resistente a la Humedad y Caja de Cartón

Para almacenamiento y envío a largo plazo, los carretes se empaquetan en bolsas barrera contra la humedad con desecante para mantener la calificación MSL Nivel 2. Estas bolsas se empaquetan luego en cajas de cartón diseñadas para proporcionar protección física. El etiquetado de la caja incluye información como número de pieza, cantidad, código de lote y código de fecha para trazabilidad.

8. Recomendaciones de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Las aplicaciones principales declaradas son iluminación interior automotriz (por ejemplo, retroiluminación del cuadro de instrumentos, iluminación de controles de climatización, luces de interruptores de puertas) e interruptores generales. El alto brillo y la fiabilidad también lo hacen adecuado para indicadores de paneles de control industriales, luces de estado de electrodomésticos de consumo y señalización exterior donde se necesite indicación en verde.8.2 Consideraciones de Diseño Críticas
• Control de Corriente:Utilice siempre un excitador de corriente constante o una resistencia limitadora en serie con el LED. La corriente directa no debe exceder los 70 mA en CC.
• Gestión Térmica:Conecte la almohadilla térmica (si está presente) a un área de cobre suficiente en la PCB para conducir el calor. Supervise la temperatura de unión en aplicaciones de alta corriente o alta temperatura ambiente.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 60 grados proporciona una iluminación amplia. Para haces enfocados, pueden requerirse ópticas secundarias (lentes).

Protección contra ESD y Tensión Inversa:

Incorpore diodos de protección o circuitos si el LED está en un entorno propenso a transitorios de tensión o conexión inversa.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs verdes genéricos de montaje through-hole, este dispositivo ofrece ventajas significativas: diseño de montaje en superficie para montaje automatizado, una intensidad luminosa mucho mayor (10-18k mcd frente a típicamente menos de 1k mcd para LEDs básicos) y fiabilidad de grado automotriz (calificación basada en AEC-Q101). Dentro de la familia de LEDs SMD PLCC4, su diferenciación radica en su combinación específica de alto brillo en el espectro verde, una clasificación ajustada (binning) para consistencia de color y brillo, y un encapsulado robusto diseñado para entornos térmicos exigentes. El cumplimiento explícito con las directivas ambientales RoHS y REACH también es un diferenciador clave en el mercado.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)_FP: ¿Qué valor de resistencia debo usar para manejar este LED desde una fuente de 5V?_{R: Usando la Ley de Ohm y la V}F típica de 3.2V a 50mA: R = (V_Ffuente_F - V

F) / I

F = (5V - 3.2V) / 0.05A = 36Ω. Use una resistencia estándar de 36Ω o 39Ω con una potencia nominal de al menos (5V-3.2V)*0.05A = 0.09W (se recomienda una resistencia de 0.125W o 0.25W).

P: ¿Puedo pulsar este LED para lograr un brillo aparente más alto?

R: Sí, la corriente directa de pico nominal es de 100 mA con un ciclo de trabajo de 1/10. Pulsar a una corriente más alta con un ciclo de trabajo bajo puede aumentar la intensidad luminosa de pico, pero la corriente promedio no debe exceder la clasificación máxima continua, y la temperatura de unión debe gestionarse.

P: ¿Cómo afecta la temperatura a la salida de luz?

R: Como todos los LEDs, la salida luminosa típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Para aplicaciones precisas, se deben consultar curvas de derating (no proporcionadas en esta ficha técnica pero que son una característica general) o realizar pruebas a la temperatura de operación esperada.11. Casos de Uso Prácticos_FEstudio de Caso: Iluminación de Consola Central Automotriz:_VUn diseñador necesita iluminar varios botones y una perilla giratoria en la consola central de un automóvil. Selecciona este LED por su alto brillo (asegurando visibilidad durante el día), color verde (que coincide con el tema del vehículo) y la fiabilidad implícita por AEC-Q101. Se colocan múltiples LEDs en una PCB flexible. Al especificar LEDs del mismo bin de V

F y I

v (por ejemplo, H2 y R2), se logra un brillo y color consistentes en todos los botones. El encapsulado SMT permite el montaje automatizado, reduciendo costos. La almohadilla térmica se conecta a un área de cobre en la PCB para disipar calor, ya que el entorno cerrado de la consola puede calentarse.

12. Introducción al Principio de Operación

Este LED opera según el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. La región activa está compuesta de InGaN (nitruro de galio e indio). Cuando se aplica una tensión directa que excede el voltaje de encendido del diodo, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa desde las capas tipo n y tipo p, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de InGaN determina la energía de la banda prohibida, que se corresponde directamente con la longitud de onda (color) de la luz emitida. Para este dispositivo, la aleación está ajustada para emitir fotones en el rango de longitud de onda verde (515-525 nm). La lente de epoxi del encapsulado PLCC4 encapsula el chip, proporcionando protección mecánica, dando forma al haz de salida de luz y mejorando la eficiencia de extracción de luz.